基于多因素的焊接结构疲劳裂纹扩展速率分析

发布时间：2024-05-20 21:51

　　以Donahue等提出的疲劳裂纹扩展速率计算模型为基础,通过引入形状系数、张开比和残余应力等参数,建立了适用于焊接结构的疲劳裂纹扩展速率计算模型,分析了多种因素对焊接结构疲劳裂纹扩展速率的影响规律。结果表明,焊板厚度和焊缝余高的变化均会对焊接结构疲劳裂纹的扩展速率产生影响,在对焊接结构表面形状进行设计时应保有一定的焊缝余高;有效应力比的增大会降低焊接结构疲劳裂纹的扩展速率,且裂纹深度的变化不会改变有效应力比对焊接结构疲劳裂纹扩展速率的影响;残余应力的增大会提高焊接结构疲劳裂纹的扩展速率,且残余应力对疲劳裂纹扩展速率的促进作用随着裂纹深度的增加而增大,在对焊接结构的疲劳性能进行设计时须考虑残余应力对结构性能的影响。

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【部分图文】：

图1参数θ的物理意义

式中θ为与焊缝余高有关的参数,如图1所示,150°≤θ≤180°。令函数χ(a,B,θ)为

图2残余应力分布简化形式

为便于积分,可将残余应力与裂纹之间的位置关系简化为分段函数,如图2所示[11]。若a≤b,则有

图3计算模型解析流程

可以看出,本文提出的计算模型能够准确预测A106GrB和2195-T8焊接结构的疲劳裂纹扩展速率。但是,对X100钢焊接结构疲劳裂纹扩展速率的预测结果与试验结果存在一定偏差,最大偏差值为62%。这是由于文献[18]试验中的腐蚀环境加速了X100钢焊接结构疲劳裂纹的扩展,使其扩....

图4计算模型有效性验证

可以看出,焊接结构疲劳裂纹的扩展速率随着有效应力比的增大而降低。这是由于有效应力比较大时,疲劳裂纹扩展过程中产生的滑移带宽度降低,进而降低了疲劳裂纹的扩展速率。同时,在疲劳裂纹扩展的不同阶段,有效应力比对焊接结构疲劳裂纹扩展速率的影响规律基本相同,说明裂纹深度的变化不会明显改变有....

本文编号：3979169